Sản xuất ozone từ UV dựa trên nguyên lý nào?

Ozone được sản xuất tự nhiên trong môi trường của chúng ta hàng ngày. Trên thực tế, điều đầu tiên người ta nghĩ đến khi nhắc đến từ ôzôn là tầng ôzôn trong khí quyển. Ozone này, cùng với ozone trong tự nhiên, được tạo ra từ tia UV.

Đèn UV cũng có thể được sử dụng để sản xuất ozone thương mại cho nhiều ứng dụng khác nhau. Mặc dù Máy tạo Ozone UV chỉ là một phần nhỏ của thị trường máy tạo Ozone, nhưng việc hiểu được cách chúng hoạt động và những ứng dụng chúng có thể phù hợp là rất có giá trị.

Các nguyên tắc cơ bản của quy trình sản xuất ozone từ UV

Tia cực tím hoặc tia UV là ánh sáng có tần số cao hơn ánh sáng nhìn thấy. Vì màu tím là màu có tần số cao nhất của ánh sáng nhìn thấy; tia cực tím là thuật ngữ chúng ta áp dụng cho ánh sáng có tần số cao hơn ánh sáng nhìn thấy.

ozone suc thuc pham

Ánh sáng nhìn thấy thường được đo bằng bước sóng với đơn vị là nanomet (nm). Khi bước sóng (nm) tăng, tần số ánh sáng giảm. Ánh sáng nhìn thấy thường được định nghĩa là có bước sóng trong khoảng 400 – 700 nm. Tia cực tím thường được định nghĩa là dải từ 100 – 380 nm.

Tia UV trong dải từ 160 – 240 nm sẽ tạo ra ozone từ oxy. Ôzôn được tạo ra bởi quá trình quang phân tử ôxy (O2). Điều này sẽ phá vỡ phân tử và tạo ra các nguyên tử oxy hóa trị (O) sau đó sẽ gắn vào bất kỳ phân tử oxy riêng lẻ nào (O2) để tạo ra ozon (O3).

Điều quan trọng cần lưu ý là mọi đèn UV thương mại sẽ tạo ra một loạt tia UV, và không chỉ một bước sóng duy nhất. Ánh sáng UV bước sóng 185 nm được “điều chỉnh” để tạo ra tia UV ở bước sóng 185 nm, nhưng có thể tạo ra ánh sáng UV từ 100 – 240 nm hoặc thậm chí cao hơn.

Sản xuất ozone từ UV trong tự nhiên

Ozone được tạo ra một cách tự nhiên bởi tia UV được tạo ra từ ánh sáng mặt trời. Hầu hết tất cả các tia UV được tạo ra từ mặt trời trong phạm vi từ 100 – 315 nm được lọc bởi tầng ôzôn trong khí quyển.

     -UV ánh sáng có bước sóng ngắn hơn 240 nm sẽ tạo ra ozon thông qua quá trình quang phân tử oxy.

     -UV bước sóng ánh sáng từ 240-280 nm sẽ phá hủy ozon thông qua quá trình quang phân tử ozon.

     -UV bước sóng ánh sáng từ 280-315 nm hầu hết được hấp thụ bởi chính tầng ôzôn.

Các bước sóng ánh sáng -UV trong khoảng 310-380 nm thường không bị ảnh hưởng bởi chu trình ôxy hoặc ôzôn và hầu hết các bước sóng này đều đến bề mặt trái đất.

Tia UV sẽ tạo ra ozone từ oxy trong khí quyển ở bước sóng ngắn dưới 240 nanomet (nm). Tia UV cũng sẽ phá hủy ozon và phá vỡ ozon trở lại thành oxy nguyên tử (O) và oxy diatomic (O2) ở bước sóng từ khoảng 200 nm đến 315nm. Do đó, tầng ozon làm rất tốt nhiệm vụ lọc tia UV có bước sóng từ khoảng 100 – 315 nm. Điều này rất quan trọng vì đây là những bước sóng có hại của tia UV gây ra cháy nắng và tổn thương DNA trong các mô sống.

san xuat ozone

Tầng ôzôn là một phần quan trọng của tầng bình lưu trên thế giới của chúng ta. Mức độ ôzôn trong tầng bình lưu dao động từ 2 đến 8 ppm trong tầng ôzôn, do đó phần lớn ôxy trong khí quyển vẫn ở dạng tảo cát (O2).

Sản xuất ozone thương mại từ UV

Trái tim của mọi Hệ thống Ozone là Máy tạo Ozone. Ozone (O3) được tạo ra từ Oxy (O2) trong tự nhiên và cả trong Máy tạo Ozone cho các ứng dụng thương mại hoặc công nghiệp. Tuy nhiên, Ozone (O3) nhanh chóng trở lại thành Oxy phân tử (O2). Ozone không thể được lưu trữ do thời gian bán hủy ngắn và phải được sản xuất tại chỗ và theo yêu cầu. Do đó, Máy tạo Ozone là thành phần quan trọng nhất của bất kỳ Hệ thống Ozone thành công nào.

Ozone có thể được sản xuất thương mại từ Máy tạo Ozone bằng cách sử dụng tia UV. Ozone được tạo ra từ ánh sáng UV có bước sóng từ 100 đến 240 nm. Có thể sử dụng đèn UV sóng ngắn, áp suất thấp cho mục đích này. Loại đèn này sẽ tạo ra ánh sáng UV với hai cực đại trong dải ánh sáng UV, một ở 254 nm và một ở 185 nm. Ánh sáng 185 nm được gọi là đèn “tạo ôzôn”, trong khi ánh sáng 254 nm được gọi là đèn “diệt khuẩn”.

Lưu ý: ánh sáng UV 254 nm cũng được sử dụng để phá vỡ ôzôn trong không khí hoặc nước vì ánh sáng UV trên 240 nm sẽ quang phân ôzôn trở lại ôxy.

san xuat ozone 1

Các thành phần của máy tạo ozone từ UV

Trong Máy tạo ôzôn, đèn UV 185 nm có thể được sử dụng để tạo ôzôn từ không khí hoặc khí ôxy. Đèn UV thường được đặt trong một buồng mà khí có thể đi qua đèn trực tiếp hoặc gián tiếp với một ống thạch anh bảo vệ chính đèn. Không khí hoặc oxy này đi qua đèn UV sẽ bị quang phân tử oxy tạo ra ozon.

Máy tạo ozone bằng tia UV khá đơn giản. Các thành phần duy nhất cần thiết để tạo ra ozone là:

     -185 nm đèn UV

     -Bóng hoặc máy biến áp để cấp nguồn cho đèn

     -Quạt hoặc máy bơm không khí để di chuyển không khí qua máy phát điện

Do hiệu suất điện của đèn tương đối thấp và hiệu suất quang phân của oxy thành ozon không có sự cải thiện đáng kể trong hiệu quả sản xuất ozon khi oxy được sử dụng so với không khí. Do đó, không khí hầu như luôn được sử dụng khi ozone được tạo ra từ tia UV.

Mặc dù chất lượng không khí không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sản xuất ôzôn trong Máy tạo ôzôn UV như trong Máy tạo ôzôn phóng điện corona , nhưng sẽ luôn có mối quan hệ giữa chất lượng không khí và sản xuất ôzôn. Không khí sạch, khô sẽ tạo ra ozone hiệu quả nhất. Bất kỳ sự ô nhiễm nào trong không khí hoặc độ ẩm sẽ hấp thụ tia cực tím nên được dành riêng cho sản xuất ozone. Do đó, không khí sạch và khô được ưu tiên để sản xuất ozone.

Nồng độ ôzôn

Đèn UV sẽ luôn tạo ra một dải bước sóng ánh sáng UV rộng. Trong khi đèn có bước sóng 185 nm được thiết kế để tạo ra nhiều bước sóng UV nhất dưới 240 nm, thì một số đèn tạo ra tia UV trong khoảng 240 – 280 nm. Do đó, không thể tạo ra nồng độ ozone cao từ đèn UV áp suất thấp truyền thống. Thông thường, nồng độ ozone tối đa khi sử dụng đèn UV áp suất thấp thường là 0,5% với không khí so với 1% khi sử dụng oxy. Nồng độ này không đủ cho hầu hết các ứng dụng xử lý nước vì khả năng hòa tan của ozone vào nước rất kém ở nồng độ ozone thấp.

Đèn UV

Đèn cực tím chân không (VUV) có thể được sử dụng để tạo ra bước sóng UV trong dải 100-200 nm. Những loại đèn này đôi khi được gọi là đèn UV “có thể điều chỉnh được” vì chúng có thể được điều chỉnh để tạo ra ánh sáng UV ở các bước sóng rất cụ thể. Sử dụng đèn VUV có thể loại bỏ phổ rộng của việc tạo ra tia UV và vấn đề tạo ra và phá hủy ozone từ cùng một đèn UV. Đã có nhiều nghiên cứu về việc sử dụng đèn VUV để sản xuất ozone, cùng với một số (rất hạn chế) được triển khai trên thực tế trong các ứng dụng thương mại. Hy vọng rằng nồng độ ozone cao có thể được sản xuất hiệu quả từ oxy chỉ với đèn UV là đầy hứa hẹn.

Ưu điểm của máy tạo Ozone UV

     -Cấu tạo đơn giản – chỉ có đèn UV với chấn lưu và quạt

     – Chi phí thấp – do cấu tạo đơn giản

     -Sản xuất oxit nitric thấp hơn

Nhược điểm của máy tạo ozone UV

     – Sản lượng ozone thấp – g / giờ

     – Nồng độ ozone thấp – dưới 1% trọng lượng

     -Ống và chấn lưu sẽ cần được thay thế

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.